SK145196A3 - Heat exchanger - Google Patents

Abstract

PCT No. PCT/NO95/00075 Sec. 371 Date Feb. 4, 1997 Sec. 102(e) Date Feb. 4, 1997 PCT Filed May 5, 1995 PCT Pub. No. WO95/30870 PCT Pub. Date Nov. 16, 1995A heat exchanger has been developed with a helical insert (9) permanently mounted in a housing (2). Between the windings in the insert (9) there is formed a helical channel (20) for one heat exchange medium. The insert (9) is designed with a channel (10) for the second heat exchange medium. The heat exchanger is designed with a central tube (13) which is axially movable and rotatable. The central tube (13) is designed with scraper elements for removal of deposits in the channel (20). In one embodiment the scraper element is formed by a helical insert (15) of the same design as the insert (9). The insert (15) is designed with a channel (16) for the second heat exchange medium. In a further embodiment the central tube (13) is designed with one or more scraper arms (23) which may be liquid-cooled. Deposits are often formed on the heat transfer surfaces. A cleaning cycle is performed by means of axial movement of the insert (15) which is mounted on the central tube (13) towards the permanently mounted insert (9), thus causing the heat transfer surfaces to touch each other. A rotating movement is then performed, e.g., a part of a turn, while the surfaces are close to each other or in contact with each other, thus causing the deposits on the two surfaces to be rubbed or scraped off and thereby cleaning the channel (20).

Description

Vynález sa týka výmenníka tepla navrhnutého ako púzdro s jednou alebo viacerými špirálovými vložkami s pretekajúcim ohrievacím alebo chladiacim médiom a zariadením na udržovanie čistých povrchov prechodu tepla počas prevádzky.The invention relates to a heat exchanger designed as a housing with one or more helical inserts with flowing heating or cooling medium and an apparatus for maintaining clean heat transfer surfaces during operation.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Výmenník tepla by mal zachovávať dobrý výkon prechodu tepla, keď ním preteká médium, ktoré má silnú tendenciu nanášať povlak na steny kanálu. V nasledujúcom opise je toto médium nazývané primárne médium alebo pracovné médium. Primárne médium môže byť tekutým produktom z procesu vo forme plynu s tuhými časticami, tekutého plynu so sadzami alebo kvapalina. Na druhej strane stien na prechod tepla preteká druhé médium, nazývané sekundárne médium alebo úžitkové médium, ktorého úlohou je buď chladiť alebo zohrievať primárne médium, sekundárne médium môže byť plynné alebo kvapalné .The heat exchanger should maintain good heat transfer performance when it flows through a medium that has a strong tendency to apply a coating to the channel walls. In the following description, this medium is called a primary medium or a working medium. The primary medium may be a process liquid product in the form of a solid particulate gas, a carbon black liquid gas, or a liquid. On the other hand, the heat transfer walls flow through a second medium, called a secondary medium or a utility medium, which is either to cool or heat the primary medium, the secondary medium may be gaseous or liquid.

Špirálová vložka má vnútorné kanály, ktorými preteká sekundárne médium. Priečny rez vložkou môže byť v tvare jednej alebo viacerých pravouhlých rúriek, priliehajúcich jedna k druhej alebo viacerých kruhových rúriek priliehajúcich jedna k druhej a kvôli zjednodušeniu je v nasledujúcom opise nazývaný rúrkovou cievkou.The spiral insert has internal channels through which the secondary medium flows. The cross-section of the insert may be in the form of one or more rectangular tubes adjacent to one another or more circular tubes adjacent to each other and, for simplicity, is called a tubular coil in the following description.

Na jednom konci valcového púzdra jé vstup pre primárne médium, ktoré preteká závitmi vložky k výstupu na druhom konci. Sekundárne médium môže byť rovnobežne alebo priečne pretekajúce podľa toho, čo je najvhodnejšie pre proces.At one end of the cylindrical housing there is an inlet for the primary medium that flows through the threads of the liner to the outlet at the other end. The secondary medium may be parallel or transverse flowing, whichever is most suitable for the process.

Vynález zahrnuje výmenník tepla vybavený centrálnou rúrkou, ktorá prechádza pozdĺž centrálnej osi púzdra. Centrálna rúrka je axiálne posuvná a otočná. Na centrálnej rúrke je pripevnené zariadenie na odstraňovanie usadenín na stenách kanálu, v ktorom je vedené primárne médium.The invention includes a heat exchanger provided with a central tube that extends along the central axis of the housing. The central tube is axially displaceable and rotatable. Attached to the central tube is a device for removing deposits on the walls of the channel in which the primary medium is guided.

Ajand

- 2 Na tepelne výmennom povrchu sa často zrážajú čiastočky výmenníka tepla, ktoré lipnú na povrchu a sú usadzované ako povlak, ktorý zníži prenos tepla. Výkon- výmenníka tepla je vysoko závislý na tom, ako má čisté povrchy. Ukázalo sa, že aj tenký povlak častíc alebo tenký povlak usadenín podstatne znižuje výkon. Keď je vytváraná silnejšia vrstva povlaku, zužuje sa tiež otvor kanála, čím sa zvyšuje prietokový odpor a tým je bránené prietoku média.Heat exchanger particles often cling to the heat exchange surface and adhere to the surface and deposit as a coating to reduce heat transfer. The heat exchanger's performance is highly dependent on its clean surfaces. It has been shown that even a thin coating of particles or a thin coating of deposits significantly reduces performance. When a thicker coating layer is formed, the channel opening also narrows, thereby increasing the flow resistance and thereby preventing the flow of the medium.

Teplota primárneho média je niekedy taká vysoká, že povlak po krátkej dobe tvrdne a stáva sa tak nevyhnutné udržovať chladiace povrchy čisté efektívnym spôsobom bez pridávania cudzích látok, ktoré by značisťovali prietok produktu.The temperature of the primary medium is sometimes so high that the coating hardens after a short time, making it necessary to keep the cooling surfaces clean in an efficient manner without the addition of foreign substances to indicate product flow.

Všeobecný problém výmenníkov tepla je, že je relatívne komplikovaným procesom odstraňovanie nánosov. Sú známe mnohé rôzne návrhy čistiaceho zariadenia a rôzne metódy na interné a externé odstraňovanie nánosov na rúrkach, doskách, púzdre a skrini.The general problem of heat exchangers is that it is a relatively complicated process for removing deposits. Many different cleaning device designs and various methods for internal and external removal of pipes, tubes, plates, cases and cabinets are known.

Bežná metóda čistenia výmenníka tepla je umývanie rúriek, ako aj skrine, tekutinou, ku ktorej môže byť pridané rozpúšťadlo príslušného nánosu. Iná používaná metóda je rozložiť celý výmenník tepla a vyčistiť celý sväzok rúriek a skriňu mechanicky pomocou umývania a kefovania. Obe tieto metódy však vyžadujú, aby bol výmenník tepla odpojený z procesu, čo je normálne nákladná a pracovne náročná procedúra.A common method of cleaning the heat exchanger is to wash the tubes, as well as the cabinet, with a liquid to which a solvent of the respective coating may be added. Another method used is to decompose the entire heat exchanger and clean the entire bundle of tubes and cabinet mechanically by washing and brushing. However, both of these methods require that the heat exchanger be disconnected from the process, which is normally a costly and labor intensive procedure.

Vo VO 88/01362 je opísaný výmenník tepla s množstvom cievok so špirálovými rúrkami, kde sú rúrkové cievky zložené z množstva rovnobežných rúriek uložených jedna vedia druhej. Rúrkové cievky s rozvádzacou hlavou na každom konci sú pripevnené na pozdĺžnu centrálnu rúrku, čím umožňujú celému zväzku rúriek s rozvádzacími hlavami, aby bol vytiahnutý zo skrine. Postup rozloženia je týmto zjednodušený, takže sa skracuje čas vyčistenia. Výmenník tepla však nie je nzvrhnutý ako samočistiaci alebo s čistiacim zariadením.WO 88/01362 discloses a heat exchanger having a plurality of coils with spiral tubes, wherein the coils are composed of a plurality of parallel tubes housed side by side. Tubular spools with a distributor head at each end are attached to the longitudinal central tube, thereby allowing the entire bundle of tubing with the distributor heads to be pulled out of the housing. The disassembly process is thereby simplified, thus reducing the cleaning time. However, the heat exchanger is not degenerated as self-cleaning or with a cleaning device.

V NO 45071 je opísaný rotačný výmenník tepla s trvalé inštalovanými škrabacími zariadeniami. Škrabacie zariadenia sú usporiadané v kanáloch, ktorými je vedený prietokový plyn a budú zoškrabovať sadze z ochladených povrchov. ŠkrabacieNO 45071 discloses a rotary heat exchanger with permanently installed scraping devices. The scraping devices are arranged in channels through which the flow gas is guided and will scrape soot from the cooled surfaces. scraper

- 3 zariadenia však zakrývajú celý prierez kanálov a robia tak nevyhnutným viesť pretekajúci plyn po oboch stranách zariadenia .- 3 devices, however, cover the entire cross-section of the ducts, making it necessary to conduct the flowing gas on both sides of the device.

Cieľom vynálezu je zaistiť výmenník tepla, ktorý je tak samočistiaci, ako aj bez vonkajšieho čistiaceho zariadenia, čo umožňuje, aby výmenník tepla bol čistený počas prevádzky.It is an object of the invention to provide a heat exchanger that is both self-cleaning and without an external cleaning device, which allows the heat exchanger to be cleaned during operation.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Tento cieľ je dosiahnutý podľa vynálezu výmenníkom tepla s centrálnou rúrkou so škrabacimi elementárni, ktoré sú opísané v patentových nárokoch.This object is achieved according to the invention by a central tube heat exchanger with scraping elementary elements as described in the claims.

Podľa jedného uskutočnenia sa výmenník tepla skladá z dvoch rúrkových cievok, z ktorých jedna je trvalé upevnená na púzdre a druhá je pripevnená na pohyblivej centrálnej rúrke. Axiálnym pohybom dvoch rúrkových cievok vo vzájomnom kontakte jednej s druhou a ich zoškrabovaním pozdĺž každej z nich, zoškrabujú alebo obrusujú chladiace povrchy a očisťujú ich od nánosov. Pohyblivá rúrková cievka je súčasťou výmenníka tepla, takže eliminuje potrebu prípadných elementov na odstránenie nánosov a to je jedna z výhod vynálezu.According to one embodiment, the heat exchanger consists of two tubular coils, one of which is permanently mounted on the housing and the other is mounted on the movable central tube. By axially moving the two coils in contact with each other and scraping them along each of them, they scrape or abrade the cooling surfaces and clean them of deposits. The movable tube coil is part of the heat exchanger so that it eliminates the need for optional elements to remove deposits and this is one of the advantages of the invention.

Podľa ďalšieho uskutočnenia vynálezu je jedna zo špirálových rúrkových cievok, ktoré sú upevnené na centrálnej rúrke nahradená škrabacimi elementárni. Tie sú s výhodou v tvare ramien, ktoré sa pohybujú v smere k trvalé upevnenej rúrkovej cievke a ktoré zoškrabujú chladené povrchy a čistia nánosy. Škrabacie ramená môžu byť navrhnuté v zásade užšie, než kanál takým spôsobom, že nebránia pretekaniu primárneho média. Ďalej dva povrchy škrabacích ramien sú vždy zoškrabované a očistené od akýchkoľvek nánosov, takže zaisťujú, že nenarastajú do výšky, a to je ďalšia výhoda vynálezu.According to a further embodiment of the invention, one of the spiral tube coils which are mounted on the central tube is replaced by scraper elementary. These are preferably in the form of arms that move in the direction of a permanently fixed tubular coil and which scrape the cooled surfaces and clean the deposits. The scraper arms can be designed substantially narrower than the channel in such a way that they do not prevent the primary medium from flowing. Furthermore, the two surfaces of the scraper arms are always scraped and cleaned of any deposits so as to ensure that they do not grow in height, and this is a further advantage of the invention.

Vynález bude teraz opísaný v spojení s výkresmi, ktoré zobrazujú príkladné uskutočnenie výmenníka tepla, pričom sú zobrazené len princípy vynálezu.The invention will now be described in conjunction with the drawings which show an exemplary embodiment of a heat exchanger, only the principles of the invention being shown.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Obr. 1 je pozdĺžnym rezom výmenníkom tepla s trvalé upevnenou špirálovou vložkou a špirálovou vložkou upevnenou na pohyblivú centrálnu rúrku.Fig. 1 is a longitudinal section of a heat exchanger with a permanently fixed helical insert and a helical insert mounted on a movable central tube.

Obr. 2 je pozdĺžnym rezom výmenníkom tepla s trvalé upevnenou špirálovou vložkou a so škrabacími elementárni v tvare ramien upevnenými na pohyblivú centrálnu rúrku.Fig. 2 is a longitudinal sectional view of a heat exchanger with a permanently fixed spiral insert and with a scraper arm-shaped element mounted on a movable central tube.

Na obrázkoch majú rovnaké diely rovnaké vzťahové značky.In the figures, like parts have the same reference numerals.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Na obr. í je označený výmenník tepla 1. Pozostáva z púzdra 2, ktoré je navrhnuté s vnútornou stenou 3. Púzdro 2 môže byť tiež vybavené vonkajšou stenou 4, čím je vytvorený kanál 5. Kanál 5 má vstupný otvor 6 a výstupný otvor 7 pre médium. Sekundárne médium môže prechádzať kanálom 5., vnútornou stenou 3 púzdra 2, čím prispieva k výmene tepla. Púzdro 2 môže byť navrhnuté s prírubou 8, čím umožňuje, aby bolo pripevnené na výstupný otvor procesového zariadenia, napríklad reakčnej komory. Špirálová vložka v tvare .rúrkovej cievky 9. j e upevnená na vnútornú stenu £. Rúrková cievka 9. má s výhodou väčšiu šírku, t.j. rozšírenie v radiálnom smere, než výšku, ktorá je pretiahnutím v axiálnom smere. Rúrková cievka £ môže mať lichobežníkový alebo trojhranný priečny rez. Vzdialénosť medzi každým vinutím rúrkovej cievky 9 môže byť porovnaná s rozpätím skrutkovania a počet závitov môže byť volený podľa požiadaviek na prevod tepla a podobne.In FIG. It consists of a housing 2 which is designed with an inner wall 3. The housing 2 can also be provided with an outer wall 4, thereby forming a channel 5. The channel 5 has an inlet opening 6 and an outlet opening 7 for the medium. The secondary medium can pass through the channel 5, the inner wall 3 of the housing 2, thereby contributing to heat exchange. The housing 2 may be designed with a flange 8, thereby allowing it to be attached to an outlet of a processing device, for example a reaction chamber. The spiral insert in the form of a tubular coil 9 is fixed to the inner wall 6. The tubular coil 9 preferably has a larger width, i. an extension in a radial direction than a height that is an extension in the axial direction. The tubular coil 6 may have a trapezoidal or triangular cross-section. The distance between each winding of the tubular coil 9 can be compared with the screw span and the number of turns can be selected according to heat transfer requirements and the like.

Rúrková cievka 9 je obyčajne konštruovaná z dosiek a steny sú tepelne výmennými povrchmi. V niektorých prípadoch je potrebný vysoký tlak v sekundárnom médiu, napríklad pri výrobe pary využitím procesového odpadového tepla. V tomto prípade môže byť špirálová rúrková cievka 9. zložená z viacerých rúriek usporiadaných jedna vedľa druhej alebo môže byť rúrková cievka 9 zosilnená pomocou privarených pod- 5 pier. Sekundárne médium prechádza kanálom 10 v rúrkovej cievke 9, ktorá je navrhnutá so vstupom 11 a výstupom 12.The tubular coil 9 is generally constructed of plates and the walls are heat exchange surfaces. In some cases, high pressure is required in the secondary medium, for example in the production of steam using process waste heat. In this case, the spiral tubular coil 9 may be composed of several tubes arranged side by side or the tubular coil 9 may be reinforced by means of welded lip supports. The secondary medium passes through the channel 10 in the tubular coil 9, which is designed with an inlet 11 and an outlet 12.

Výmenník tepla je navrhnutý s centrálnou rúrkou 13 usporiadanou podľa centrálnej osi púzdra 2. Centrálna rúrka je axiálne pohyblivá a otočná. Centrálna rúrka 13 prechádza púzdrom 2 a priechod je utesnený tesniacou komorou konvenčným spôsobom.The heat exchanger is designed with a central tube 13 arranged along the central axis of the housing 2. The central tube is axially movable and rotatable. The central tube 13 passes through the housing 2 and the passage is sealed by the sealing chamber in a conventional manner.

Na centrálnej rúrke 13 je upevnená špirálová vložka v tvare rúrkovej cievky 15 . ktorá má rovnakú vzdialenosť medzi závitmi ako rúrková cievka 9. Rúrková cievka 15 môže byť preto zavedená do púzdra medzi trvalo upevnenú špirálovú rúrkovú cievku 9.A spiral insert in the form of a tubular coil 15 is fastened to the central tube 13. The tubular coil 15 can therefore be introduced into the housing between the permanently fixed coil 9.

Sekundárne médium prechádza kanálom 16 v rúrkovej cievke 15.. Rúrková cievka 15 môže mať pravouhlý, lichobežníkový alebo trojhranný prierez a môže pozostávať z viacerých rúriek usporiadaných jedna vedľa druhej. Centrálna rúzka 13 je navrhnutá s vnútornou rúrkou 17 a tvorí kanály, ktoré vedú a rozvádzajú sekundárne médium do a z rúrkovej cievky 15. Centrálna rúrka 13 je navrhnutá so vstupom 18 a výstupom 19 pre sekundárne médium.The secondary medium passes through a channel 16 in the tubular coil 15. The tubular coil 15 may have a rectangular, trapezoidal or triangular cross-section and may consist of a plurality of tubes arranged side by side. The central tube 13 is designed with an inner tube 17 and forms channels that guide and distribute the secondary medium to and from the tubular coil 15. The central tube 13 is designed with an inlet 18 and an outlet 19 for the secondary medium.

Obe rúrkové cievky 9 a 15 a púzdro 2 prispievajú k výmene tepla, pričom sekundárne médium preteká kanálmi 10 a 16 a kanálom 5 v púzdre 2.Both the tubular coils 9 and 15 and the housing 2 contribute to the heat exchange, with the secondary medium flowing through the channels 10 and 16 and the channel 5 in the housing 2.

Medzi rúrkovými cievkami 9 a 15., ktoré sú usporiadané v určitej vzdialenosti jedna od druhej je vytvorený špirálový kanál 20 a primárne médium prechádza týmto kanálom. Inštalovaním viacerých rozvnobežných rúrkových cievok 9. a 15 bude primárny tok rozdelený na dva rovnobéžné toky.A spiral channel 20 is formed between the tubular coils 9 and 15, which are spaced apart from one another, and the primary medium passes through the channel. By installing a plurality of coil tubes 9 and 15, the primary flow will be divided into two parallel streams.

Primárne médium prechádza z vstupu 21 špirálovým kanálom 20., ktorý je tvorený stenami dvoch rúrkových cievok 9. a 15., vnútornou stenou 3. púzdra 2 a centrálnou rúrkou TL_3 a na výstupe otvorom 22.The primary medium passes from the inlet 21 through a spiral channel 20, which is formed by the walls of the two tubular coils 9 and 15, the inner wall 3 of the housing 2 and the central tube TL 13 and at the outlet through the opening 22.

Šírka rúrkových cievok 9. a 15 je prispôsobená tak, že sa nechádza medzi centrálnou rúrkou 13 a vnútornou stenou 3. púzdra 2 s určitou vôľou.The width of the tubular coils 9 and 15 is adapted such that it does not come between the central tube 13 and the inner wall 3 of the sleeve 2 with a certain play.

Konštrukčné elemgnty vo výmenníku tepla môžu byť zhotovené z rôznych materiálov v závislosti na prevádzkových teplotách použitého primárneho a sekundárneho média.The construction elements in the heat exchanger can be made of different materials depending on the operating temperatures of the primary and secondary media used.

Potom môže byť smer toku primárneho média a sekundárneho média zvolený podľa existujúcich požiadaviek na výmenu tepla a tým môže byť dosiahnutý rovnobežný tok alebo protibežný tok výmeny tepla známym spôsobom.Thereafter, the flow direction of the primary medium and the secondary medium can be selected according to existing heat exchange requirements, and thus a parallel flow or a counter-flow heat exchange flow can be achieved in a known manner.

Obr. 2 znázorňuje uskutočnenie, podľa ktorého sú škrabacie ramená upevnené na centrálnej rúrke. V ostatných ohľadoch je výmenník tepla navrhnutý podľa obr. 1 a rovnaké diely majú rovnaké vzťahové značky.Fig. 2 shows an embodiment according to which the scraper arms are mounted on the central tube. In other respects, the heat exchanger is designed according to FIG. 1 and like parts have the same reference numerals.

Výmenník tepla je navrhnutý so špirálovou vložkou v tvare rúrkovej cievky 9. Medzi závitmi rúrkovej cievky 9 je vytvorený špirálový kanál 20 a primárne médium prechádza týmto kanálom od vstupu 21 k výstupu 22. Sekundárne médium prechádza kanálom 10 od vstupu 11 k výstupu 12.The heat exchanger is designed with a spiral insert in the form of a tubular coil 9. A spiral channel 20 is formed between the coil threads 9 and the primary medium passes through this channel from the inlet 21 to the outlet 22. The secondary medium passes through the channel 10 from the inlet 11 to the outlet 12.

Na centrálnej rúrke 13., ktorá je axiálne pohyblivá a otočná sú upevnené škrabacie elementy v tvare škrabacích ramien 23. Dve škrabacie ramená 23 sú s výhodou upevnené závitmi na rúrkovej cievke £ a škrabacie ramená 23 sú potom usporiadané protiľahlo. Počet škrabacích ramien 23 môže byť zvýšený a tým zodpovedajúcim spôsobom znížená velkosť požadovaného uhla rotácie.The scraper arms 23 are fastened to the central tube 13, which is axially movable and rotatable. The scraper arms 23 are preferably fastened. The two scraper arms 23 are preferably threaded on the tubular coil 8 and the scraper arms 23 are then arranged opposite each other. The number of scraper arms 23 can be increased and the size of the desired rotation angle reduced accordingly.

Škarabcie ramená 23 sú s výhodou navrhnuté vo valcovom tvare s väčšou dĺžkou, t.j. pretiahnutím v radiálnom smere, než priemer, ktorý je pretiahnutý v axiálnom smere. Dĺžka škrabacieho ramena je prispôsobená takým. spôsobom, že prechádza od centrálnej rúrky 13 k vnútornej stene 3. puzdra 2 s určitou vôľou. Škrabacie rameno 23 tým bude čistiť vnútornú stenu 3 púzdra 2. Škrabacie ramená 23 sú navrhnuté oveľa užšie, než šírka kanálu 20. čím zaisťujú, že prietok primárneho média v kanále 20 nie je obmedzovaný. Počet škrabacích ramien 23 v kanále 20 je tiež zvolený minimálny, čím je zaistené, že prietok primárneho média je obmedzovaný v najmenšom možnom rozsahu.The scourge arms 23 are preferably designed in a cylindrical shape of greater length, i. elongating in a radial direction than the diameter that is elongated in the axial direction. The length of the scraper arm is adapted to such. in such a way that it passes from the central tube 13 to the inner wall 3 of the sleeve 2 with a certain play. The scraper arm 23 will thereby clean the inner wall 3 of the housing 2. The scraper arms 23 are designed much narrower than the width of the channel 20. thereby ensuring that the flow of the primary medium in the channel 20 is not restricted. The number of scraper arms 23 in the channel 20 is also selected to be minimal, ensuring that the flow of the primary medium is limited to the smallest possible extent.

Pokial je potrebné, sú centrálna rúrka 13 a škrabacie ramená 23 chladené. V tomto prípade sú škrabacie ramená vybavené vnútornou rúrkou 24 a tvoria tak kanály pre chadiace médium. Rúrky 24 sú upevnené na vnútornej rúrke 17 v cenΊ trálnej rúrke 13.. Tak sú vytvorené v centrálnej rúrke 13 kanály, ktoré vedú a rozvádzajú chladiace médium do škrabacích ramien 23. Chladiace médium, ktorým môže byť sekundárne médium, je privádzané vstupom 18 a odvádzané výstupom 19 v centrálnej rúrke.If necessary, the central tube 13 and the scraper arms 23 are cooled. In this case, the scraper arms are provided with an inner tube 24 and thus form channels for the cooling medium. The tubes 24 are mounted on the inner tube 17 in the central tube 13. Thus, channels are provided in the central tube 13 to guide and distribute the coolant to the scraper arms 23. The coolant, which may be a secondary medium, is fed through the inlet 18 and removed. outlet 19 in the central tube.

Zariadenie pracuje nasledujúcim spôsobom a je opísaný príklad čistiaceho cyklu. Môžu byť použité iné cykly. Povrchy na prenos tepla a nánosy, sú čistené axiálnym pohybom centrálnej rúrky 13 s rúrkovou cievkou 22, napríklad v smere k vstupu 21, dokiaľ sú steny rúrkovej cievky 15 v kontakte so stenami rúrkovej cievky 9 alebo v definovanej vzdialenosti jedna od druhej alebo dokiaľ sa nánosy nedotýkajú jeden druhého. Chladiace povrchy sa s výhodou pohybujú blízko jeden k druhému, ale takým spôsobom, že neprichádzajú jeden s druhým do priameho kontaktu. To zabraňuje opotrebeniu povrchov, čo je samo o sebe nevýhodou. To naviac bráni materiálom, ktoré majú byť zoškrabované z povrchov prenosu tepla, aby znečisťovali primárne médium.The apparatus operates as follows and an example of a cleaning cycle is described. Other cycles may be used. Heat transfer surfaces and deposits are cleaned by axial movement of the central tube 13 with the tubular coil 22, for example towards the inlet 21, until the walls of the tubular coil 15 are in contact with the walls of the tubular coil 9 or at a defined distance from one another or do not touch each other. The cooling surfaces preferably move close to each other, but in such a way that they do not come into direct contact with each other. This prevents wear on the surfaces, which is a drawback in itself. In addition, this prevents the materials to be scraped off the heat transfer surfaces from contaminating the primary medium.

Centrálna rúrka 13 je potom otočená o polovicu otáčky, napríklad v smere hodinových ručičiek, zatiaľ čo sú steny rúrkových cievok 9. a 15 zároveň držané navzájom v rovnakej vzdialenosti. Pohyblivá rúková cievka 15 je týmto skrutkovaná pozdĺž pevnej rúrkovej cievky 9 a nánosy sú zoškrabované alebo obrusované z povrchov stien v celom otvore kanála.The central tube 13 is then rotated half a turn, for example in a clockwise direction, while the walls of the tubular coils 9 and 15 are simultaneously held at the same distance from each other. The movable tubular coil 15 is thereby screwed along the fixed tubular coil 9 and the deposits are scraped or abraded from the wall surfaces throughout the channel opening.

Ďalší stupeň čistiaceho procesu pozostáva z axiálneho pohybu centrálnej rúrky 13 v smere k tesniacej komore 14 až sú steny rúrkových cievok 9., 15 vo vzájomnom kontakte. Centrálna rúrka 13 je potom otáčaná o pol otáčky proti smeru hodinových ručičiek, čím sú nánosy zoškrabané alebo zbrúsené z povrchov.The next stage of the cleaning process consists of the axial movement of the central tube 13 in the direction of the sealing chamber 14 until the walls of the tubular coils 9, 15 are in contact with each other. The central tube 13 is then rotated half a turn counterclockwise to scrape or grind the surfaces.

Nakoniec je centrálna rúrka 13 posunutá tak, že rúrková cievka 15 je umiestnená v neutrálnej polohe.Finally, the central tube 13 is displaced such that the coil 15 is positioned in the neutral position.

Aby obrúsením vložiek jedna o druhú boli pokryté obe strany koncov oboch vložiek, musia sa otočiť aspoň jednu otáčku navzájom. V bode, kde sa povrchy navzájom prekrývajú, t.j. kde sú pohyby skrutkované jeden pozdĺž druhého a navzájom sa dotýkajú, môže byť brusný pohyb kratší, aby boli nánosy prerušené, keď je potrebné môže byť rotačný pohyb obmedzený, ale spôsobí to zníženie čistiaceho účinku na časti koncových povrchov vložky.In order to cover both sides of the ends of the two inserts by grinding the inserts one another, at least one revolution must be rotated relative to each other. At the point where the surfaces overlap one another, i. where the movements are screwed along one another and are touching each other, the abrasive movement may be shorter to interrupt the deposits when the rotational movement may be limited, but this will reduce the cleaning effect on portions of the end surfaces of the insert.

Čistiaci cyklus môže byť uskutočnený rovnakými krokmi, keď sú škrabacie ramená 23 upevnené na centrálnej rúrke 13. môže byť však potrebné otáčať centrálnou rúrkou 13 jednu alebo viac otáčok každým smerom v závislosti na počte škrabacích ramien 23 upevnených na centrálnej rúrke 13.The cleaning cycle may be performed by the same steps when the scraper arms 23 are mounted on the central tube 13. However, it may be necessary to rotate the central tube 13 one or more turns in each direction depending on the number of scraper arms 23 mounted on the central tube 13.

Pomocou čistiaceho cyklu tohto druhu sú chladené povrchy oškrabané v kanále 20, obe steny rúrkových cievok £ ^a 15., vnútorná stena 3 púzdra 2 a vonkajší povrch centrálnej rúrky 13 . To je jedna z výhod vynálezu.By means of a cleaning cycle of this kind, the cooled surfaces are scraped in the channel 20, both the walls of the tubular coils 4 ^and 15, the inner wall 3 of the housing 2 and the outer surface of the central tube 13. This is one of the advantages of the invention.

Naviac bude rúrková cievka 15 alebo škrabacie rameno 23 čistiť valcovú vnútornú stenu 3. po určitú vzdialenosť nad vstupom do špirálového kanála 20. Dĺžka čisteného povrchu môže byť vybraná pomocou návrhu centrálnej rúrky 13 a jej axiálneho pohybu. Škrabacie rameno 23 môže byť upevnené zvonka rúrkovej cievky 9.Moreover, the tubular coil 15 or scraper arm 23 will clean the cylindrical inner wall 3 for a certain distance above the entrance to the spiral channel 20. The length of the surface to be cleaned can be selected by designing the central tube 13 and its axial movement. The scraper arm 23 may be mounted outside the tubular coil 9.

Na výstupe z reaktora, ohrievača a podobne sa zvyčajne objavujú určité zúženia prietokového prierezu, ktoré môže napríklad spôsobiť veľkú koncentráciu častíc alebo nánosov umiestnením výmenníka tepla pod reakčnú komoru alebo priestor ohrievača bude mať rúrková cievka 15 alebo jedno alebo viac škrabacích ramien 23 zdvihový alebo rotačný pohyb a tiež budú nútiť voľné mateiály nad výmenníkom tepla, aby padali dolu a sledovali výsledný prúd zo systému.At the outlet of the reactor, heater and the like, some flow cross-sectional constrictions usually occur, which may, for example, cause a large concentration of particles or deposits by placing the heat exchanger under the reaction chamber or heater space. and will also force loose materials above the heat exchanger to fall down and watch the resulting stream from the system.

Prierez kanálu 20 je zvolený tak, aby rýchlosť toku primárneho média pre nánosy, ktoré boli zoškrabané, bola postačujúca pre ich voľné sledovanie výtoku z výmenníka tepla. Potom môžu vhodným výberom smeru zoškrabovania vo vzťahu ku gravitačnej sile zoškrabovacie ramená 23 pomáhať dodávať postupne nánosy, ktoré boli zoškrabané, von z výmenníka tepla.The cross-section of the duct 20 is selected such that the flow rate of the primary medium for the scraps that have been scraped off is sufficient to freely follow the heat exchanger outlet. Then, by appropriately selecting the scraping direction relative to the gravitational force, the scraping arms 23 can help to gradually feed the scraps that have been scraped out of the heat exchanger.

Povrchy prenosu tepla vo výmenníku tepla majú s výhodou hladký povrch. Aby sa zvýšil čistiaci efekt môže byť jedna alebo obe plochy, ktoré prichádzajú navzájom do styku počas čistiacich etáp, vybavené kefami s hrubým alebo zrnitým povrchom, drážkami alebo hrebeňmi s určitým vzorom, alebo s nožmi, škrabacími alebo rezacími hrotmi. Toto nie je znázornené na výkresoch.The heat transfer surfaces in the heat exchanger preferably have a smooth surface. In order to increase the cleaning effect, one or both surfaces that come into contact with each other during the cleaning stages may be provided with rough or granular surface brushes, grooves or ridges of a certain pattern, or with knives, scraping or cutting tips. This is not shown in the drawings.

V jednom uskutočnení môže mať povrch nerovný tvar, napríklad zvlnený tvar. Nánosy budú potom vystavené premenlivým zaťaženiam, keď sú povrchy navzájom obrusované a budú môcť byť ľahšie prerazené.In one embodiment, the surface may have an uneven shape, for example a wavy shape. The deposits will then be subjected to varying loads as the surfaces are abraded with each other and may be more easily punctured.

Podľa ďalšieho uskutočnenia môže byť povrch vybavený drážkami rovnako ako hrebeň s určitým druhom vzoru, v ktorom drážky sú napríklad sklonené vzhľadom na radiálny smer. Keď sa povrchy otáčajú navzájom, nánosy sa budú pohybovať do strán a budú vytlačované zo vzoru.According to another embodiment, the surface may be provided with grooves as well as a ridge with a kind of pattern in which the grooves are, for example, inclined with respect to the radial direction. As the surfaces rotate with each other, the deposits will move sideways and be extruded from the pattern.

Centrálna rúrka 13 môže byť spojená so zariadením, ktoré môže byť poháňané motorom, napríklad hydraulicky ovládaným, centrálna rúrka tak vykonáva axiálne približovacie a vzdiaľovacie pohyby a rotačné pohyby, ktoré sú nevyhnutné pre čistiaci cyklus.The central tube 13 may be coupled to a device that can be driven by a motor, for example hydraulically actuated, so that the central tube performs axial approach and retraction movements and rotary movements that are necessary for the cleaning cycle.

Čistiaci cyklus môže prebiehať kontinuálne alebo prerušovane a stupeň čistenia môže byť riadený napríklad rozdielom teplôt medzi vstupom a výstupom jedného z médií alebo výstupnou teplotou pre jedno z médií, keď vstupná teplota a prietok sú konštatné.The cleaning cycle may be continuous or intermittent, and the degree of cleaning may be controlled, for example, by the temperature difference between the inlet and outlet of one of the media or the outlet temperature for one of the media when the inlet temperature and flow are constant.

Teplotné snímače 25 napríklad termočlánky, môžu byť umiestnené tak na vstupnom otvore 21, ako aj na výstupnom otvore 22. Úbytok v rozdiele teplôt primárneho média medzi dvoma meracími miestami bude ukazovať, že prenos tepla je znižovaný v dôsledku tvorby nánosov a toto môže začať čistiaci cyklus alebo zvýšiť jeho stupeň.Temperature sensors 25, for example thermocouples, can be located at both the inlet port 21 and the outlet port 22. A decrease in the temperature difference of the primary medium between the two measurement sites will indicate that heat transfer is reduced due to build-up and this can start a cleaning cycle or increase its degree.

Výmenníkom tepla podľa vynálezu môže byť čistenie vykonávané počas chodu. Nie je nutné zastaviť proces ani na čistenie výmenníka ani na jeho rozobratie na čistenie.The heat exchanger according to the invention can be cleaned during operation. There is no need to stop the process either to clean the heat exchanger or to disassemble it for cleaning.

Claims (7)

1. Výmenník tepla s púzdrom (2) a trvalé upevnenou špirálovou vložkou (9), tvoriacou kanál (20) pre jedno tepelne výmenné médium, pričom špirálová vložka (9) je navrhnutá s jedným alebo viacerými kanálmi (10) pre druhé tepelne výmenné médium, a pričom je centrálna rúrka (13) usporiadaná pozdĺž centrálnej osi púzdra (2) vybaveného zoškrabovacím zariadením, vyznačujúci sa tým, že centrálna rúrka (13) so zoškrabovacími zariadeniami (15, 23) je axiálne pohyblivá a otočná.A heat exchanger with a housing (2) and a permanently fixed helical insert (9) forming a channel (20) for one heat exchange medium, the helical insert (9) being designed with one or more channels (10) for the second heat exchange medium and wherein the central tube (13) is arranged along the central axis of the housing (2) provided with a scraping device, characterized in that the central tube (13) with the scraping devices (15, 23) is axially movable and rotatable. 2. Výmenník tepla podľa nároku 1, vyznačuj úci sa t ý m, že zoškrabovacie zariadenie je zložené zo špirálovej vložky (15) rovnakého druhu ako trvalo upevnená vložka (9), a že kanál (16), vybavený špirálovou vložkou (15), je v prietokovom spojení s druhým tepelne výmenným médiom cez centrálnu rúrku (13).Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the scraper is composed of a spiral insert (15) of the same type as the permanently fixed insert (9), and that the channel (16) provided with the spiral insert (15), it is in fluid communication with the second heat exchange medium through the central tube (13). 3. Výmenník tepla podľa nároku 1, vyznačuj úci sa tým, že zoškrabovacie zariadenie je navrhnuté ako jedno alebo viac zoškrabovacích ramien (23) výhodne rúrkovitého tvaru s väčšou dĺžkou než priemerom.Heat exchanger according to claim 1, characterized in that the scraper device is designed as one or more scraper arms (23), preferably tubular in shape, of greater length than diameter. 4. Výmenník tepla podľa nároku 3, vyznačuj úci satým, že zoškrabovacie ramená (23) sú vybavené vnútornou rúrkou (24) a tvoria tak kanál, ktorý je v prietokovom spojení s druhým tepelne výmenným médiom.Heat exchanger according to claim 3, characterized in that the scraper arms (23) are provided with an inner tube (24) and thus form a channel which is in fluid communication with the second heat exchange medium. 5. Výmenník tepla podľa nárokov 1, 3a4, vyznačujúci sa tým, že má jedno alebo viac zoškrabovacích ramien (23) usporiadaných symetricky podľa rúrky (13), v každom závite špirálovej vložky (9).Heat exchanger according to claims 1, 3 and 4, characterized in that it has one or more scraper arms (23) arranged symmetrically to the pipe (13) in each thread of the helical insert (9). 6. Výmenník tepla podľa nárokov 1 až 5, vyznačujúci sa tým, ge jedna alebo viac plôch škrabacieho zariadenia navrhnutého buď ako špirálová vložka (15) alebo ako špirálové ramená (23), sú vybavené kefami, nožmi, škrabacími hrotmi alebo rezacími hrotmi pripevnenými k povrchu alebo tým, že povrch je navrhnutý hrubý alebo zrnitý alebo s drážkami alebo hrebeňmi, výhodne so špecifickým vzorom.Heat exchanger according to claims 1 to 5, characterized in that the one or more surfaces of the scraper device designed either as a spiral insert (15) or as a spiral arm (23) are provided with brushes, knives, scraping tips or cutting tips attached to the surface or in that the surface is designed coarse or granular or with grooves or ridges, preferably with a specific pattern. 7. Výmenník tepla podlá nárokov 1 až 6, vyznačujúci sa tým, že škrabacie zariadenie je v tvare špirálovej vložky (15), jedna alebo viac plôch trvalé upevnenej špirálovej vložky (9) môže byť vybavené kefami, nožmi, škrabacími hrotmi alebo rezacími hrotmi pripevnenými k povrchu alebo drážkami alebo hrebeňmi, výhodne so špecifickým vzorom .Heat exchanger according to claims 1 to 6, characterized in that the scraper is in the form of a spiral insert (15), one or more surfaces of the permanently fixed spiral insert (9) may be provided with brushes, knives, scraping tips or cutting tips fixed to the surface or grooves or ridges, preferably with a specific pattern.